晶状体蛋白组学与先天性白内障

In t J O phth al m o,l Vo.l 8, No . 7, Ju . l 2008 T e: l 029 -82245172 83085628
www. IJO. cn
Em ai: l IJO. 2000@ 163 . com
文献综述
晶状体蛋白组学与先天性白内障
尹小磊, 袁容娣, 叶 剑
列, 也不能提供认识 各种生命 活动 直接的 分子基 础, 而 蛋 白作为基因功能的执行者, 可直接影响生命存在的形式 和 活动, 再次成为人类关注的对象。但是某一种或某几种 蛋 白的研究无法形成整体观念, 难以系统的阐述生命活动 的 基本机制, 蛋白组学 的概念由 此提出, 即 一个 基因组、 一 [ 1, 2] 种生物或一种 细 胞 /组织 所 表达 的 全套 蛋 白质 。晶 状体蛋白组学所研究 的对象 就是晶状 体所 表达的 主要 蛋 白。而晶状体蛋白虽在不同情况下表现的蛋白质组不 同, 但在合成后极少更新, 几乎伴随终身, 对其进行研究, 有 助 于先天性白内障发病机制的探索。 1 晶状体蛋白组学研究现状 借助现代蛋白 组学的研 究技 术, 如双 向凝胶 电泳、 质 谱 分析、 串联 质谱 等, 人 类对 晶状 体蛋白 组进 行了 研 究。 目前认为晶状体蛋白是晶状体表达的主要蛋白, 可分为 两 大类家族, 即 家族和 家族。晶状体中 90% 的水溶 性 蛋白由晶状体蛋白构成, 由于其在晶状体内具有均匀浓 度 梯度, 而使晶状体具有透明和折光的特性。晶状体蛋白 还 可作为分子伴侣, 可 在晶状体 及其 以外的 区域发 挥作 用。 然而晶状体蛋白在晶状体外表达水平较低, 故不能发挥 光 [ 3] 线折 射作 用 。 A、 B ; B1, B2, B3, A 1 /A 3 , A 2和 A 4; A, B , C, D, E , F 和 S 都是哺乳动物晶状体 内 [ 4] 表达的主要晶 状体 蛋白 , 但 在人类 晶状 体中, 只有 C, [ 5] D-晶状体蛋白的表达能被检测到 。 晶状体蛋白对 保 持细胞骨架完整性 是非常重 要的, 无论在 体内还 是体 外, 均可阻止 细 胞凋 亡。 B 晶 状 体蛋 白是 一种 应 激诱 导 蛋 白, 它和 A-晶状体蛋白都属于热休克 蛋白家 族。 晶状 体蛋白和小热休克蛋白家族具有相同的由 80 个氨基酸 组 [ 6] 成的 C 末端结构域 。此外, -晶状体蛋白在体外的磷酸 化, 可发挥自身激酶 的作用, 这 提示它 们的 功能可 能和 细 [ 7] 胞信号途径存在某种关系 。晶状体蛋白的突出特点, 就 是它们形成的结构非常的持久稳固, 而这主要是通过亚 基 间的相互作 用实 现的, 因此人 们通 过 X (射 ) 线 衍射 晶 状 体分析法, 单颗粒电子显微镜, 自旋标记, 毫为电喷射质 谱 分析等方法, 对晶状体蛋白亚基间的相互作用和四级结 构 进行了研究, 发 现 B晶 状体 蛋白 具有 强力 的四 级结 构, 其形成的二聚物, 是 不能被溶 解的, 这 与一 些小热 休克 蛋 [ 8] 白形成的二聚物的表现正好相反 。研究还发 现, 晶状 [ 3] 体蛋白还和 有 丝 分 裂 的 结 构 之 间 存 在 某 种 关 联 。 如 A晶状体蛋白和中心 体、 中间体, 以及细 胞桥微 管之 间; B晶状体蛋白和细胞核、 高 尔基 体、 细胞 膜、 以及 细胞 骨 架成分包括肌动蛋白、 中间丝、 微管之间。 B -晶状体蛋白 的存在可保护中间 丝细胞骨 架蛋 白, 还可 保护肌 动蛋 白, 而 B晶状体蛋白 和 F肌 动蛋白 在培 养晶状 体上 皮迁 移 细胞边缘的叠加, 提 示它可能 与肌 动蛋白 相互作 用, 从 而 参与了肌动蛋白在细胞迁移过程中的动力学作用。 2 晶状体蛋白和先天性白内障 晶 状体 蛋白、 晶状 体蛋白、 晶状 体蛋白 基因 对 先天性白内障来说都很关键, 因为它们在晶状体都有很 高 的表达。 -晶状体 蛋白、 晶 状体 蛋白、 -晶状 体蛋 白 基
Lens proteom ics and congen ita l cataract
X iao -Le i Y in, Rong -D i Yuan , Jian Y e
D epart m ent of O phthal m o logy , D aping H osp ita,l the T hird M ilitary M ed ica lU n iversity , Chongq ing 400042, Ch ina Correspondence to : Jian Y e . Depart m ent of O phtha l m o logy , D aping H ospita , l the Th ird M ilitary M edica lU n ive rsity , Chongq ing 400042, Ch ina . y inx iao le i971221@ 163. com R ece ived: 2008 -03-22 A ccepted: 2008-07 -05
国际眼科杂志
2008 年 7 月
第 8卷
第 7期
www. I JO. cn
电话 : 029-82245172
83085628
电子信箱 : I JO. 2000@ 163. com
Ey eR es 2007 ; 26: 78-98 4 Bloem endal H, de -Jong W, Jaenicke R, et al. A geing and v ision : structure , stab ility and function of lens crysta llins . Prog B iophy sM ol Biol 2004; 86 : 407 -485 5 Jobby MK, Shar m a Y. Ca lc ium-bind ing crysta llins fro m Y ersinia pes tis . Character ization of two sing le betaga mm a - crystallin dom a ins o f a pu tative exported protein. J Biol Chem 2005 ; 280: 1209 -1216 6 Lee S , Carson K, R ice -F icht A, et al. Sm all heat shock proteins dif ferentia lly a ffectA beta agg regation and tox icity . B iochem B iophy s R es Co mm un 2006 ; 347: 527 -533 7 Launay N, Goudeau B, K ato K, et al . Cell signa ling pa thw ays to al phaB - crystallin fo llo w ing stresses of the cytoskeleton . Exp Cell Res 2006 ; 312: 3570 -3584 8 A quilina J A, Benesch JL, Bate m an OA, et al. Po lydispersity o f a m amm alian chaperone : m ass spectro m etry revea ls the popu lation o f o li go m ers in alphaB-crysta llin. Proc N atl A cad Sci USA 2003; 100 : 10611-10616 9 L iang JJ , L iu BF . F luorescence resonance energy transfer study of sub unit ex change in hum an lens crysta llins and congenital ca taract crystallin m utants . P rotein Sci 2006; 15 : 1619-1627 10 H su CD, Kym es S, Petrash J M. A transgenic m ouse m odel fo r hum an autosom al do m inant catarac. t Invest Ophthal m ol V is Sci 2006; 47 : 2036-2044 11 L iu Y, Zhang X, Luo L , et al. A novel a lphaB-crysta llin m uta tion as sociated w ith autosom a l dom inant congenital la m ellar ca ta rac. t Invest Ophthal m o l Vis Sci 2006 ; 47 : 1069-1075 12M ackay DS, Andley UP , Shie ls A. Ce ll death triggered by a novel m utation in the a lphaA- crystallin gene underlies autosom a ldo m inant cata ract linked to chrom oso m e 21q. Eur J H um Genet 2003 ; 11: 784 -793 13 Shro ffNP , Cherian -Shaw M, Bera S , et al. M utation o f R116C re sults in h igh ly oligo m er ized alpha A-crysta llin w ith m odified structure and defective chaperone - like function. B ioche m istry 2000; 39 : 1420-1426 14 K ote iche HA, M chaourab H S. M echanis m of a hereditary cataract pheno type . M uta tions in a lpha A-crysta llin activa te substra te binding . J Biol Chem 2006; 281 : 14273-14279 15 Cobb BA, Petrash J M. A lpha - crystallin chaperone -like activity and me m brane binding in age -re lated ca taracts . Biochem istry 2002 ; 41 : 483-490 16 H su CD, Kym es S, Petrash J M. A transgenic m ouse m odel fo r hum an autosom al do m inant catarac. t Invest Ophthal m ol V is Sci 2006; 47 : 2036-2044 17 V an ita , SarhadiV, Re is A, et al. A un ique for m of autosom al do mi nant ca taract expla ined by gene conversion bet w een beta -crystallin B2 and its pseudogene . J M ed Genet 2001 ; 38 : 392-396 18 FerriniW, Schorderet DF , O then in -G irard P , et al . CRYBA3 /A1 gene m utation associated w ith suture -sparing autoso m a l do m inant congeni tal nuclear ca tarac:t a novel pheno type . InvestOphthalm ol V is Sci 2004 ; 45: 1436 -1441 19H eon E, Pr istonM, SchorderetDF , etal. T he ga mm a -crystallins and hum an cataracts : a puzzle m ade clearer . Am J H um Genet 1999; 65 : 1261-1267 20 Pande A, P ande J , A sherie N, et al. Crystal cataracts : hu m an ge netic cataract caused by protein cry stallization . ProcN atl A cad Sci USA 2001; 98 : 6116-6120 21 Pande A, A nnunziata O, A sherie N, et al . D ecrease in protein so lu bility and cataract for m ation caused by the P ro23 to Thr m uta tion in hu m an ga mm aD-crystallin . Biochem istry 2005 ; 44: 2491 -2500 22 Y in XL , Yuan RD, Y e J . The after cataract fo llo w ing three different cataract surgeries in children: a M eta -ana lysis . Ann Ophthal m o l 2007 ; 39: 123 -127 23 尹小磊 , 袁容娣, 陈志钢, 等. 交通伤致眼部创伤 31 例临床分析. 国际眼科杂志 2007 ; 7( 6): 1760 -1761 24 王慧妍 , 于永斌. 先天性白内障的基因遗传学研究. 国际眼科杂志 2007; 7( 5): 1376 -1378 25 林英, 郑建秋 , 刘平. 先天性白内障与缝隙连接蛋白 Cx50 . 国际眼 科杂志 2007 ; 7( 6): 1658-1661